專利名稱：可變容量排氣渦輪增壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機的可變容量排氣渦輪增壓器的制造方法，所述渦輪增壓器具有噴口面積變化機構，所述噴口面積變化機構用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角，以及用于制造噴口面積變化機構(此后稱為可變噴口機構)的構成部件的制造方法。
背景技術：
在用于車輛的內燃機的可變容量排氣渦輪增壓器中，必須減小可變噴口機構的連桿部件的滑動表面的磨損，該部件在高溫和非潤滑條件下操作很長的周期，并且其需要采用比傳統(tǒng)的用于滑動部件的材料具有更高耐磨性的材料或者對滑動部分進行表面處理以增加耐磨性。
通常，例如鎢基、鎳基或者鈷基合金或者陶瓷等的在高溫下具有較高硬度的材料被用作高耐磨性材料。
另一方面，固定所述滑動部件的部件通常由不銹鋼所制造，用于減除諸如壓力加工的塑料成形。但是，所述用于滑動部件的耐磨材料較硬和較脆，這樣諸如堵縫(caulking)的塑性變形不能如傳統(tǒng)上所做的那樣應用，以通過堵縫將滑動部件固定到將固定所述滑動部件的部件上。
通常，壓入或者收縮配合(shrinkage fit)被采用作為兩個部件的牢固連接。但是，可變噴口機構的構成部件的溫度到達600℃或者之上，這樣當驅動銷的熱膨脹系數小于驅動環(huán)的熱膨脹系數時，在這樣的高溫的條件下，在壓入部分上不能維持充分的過盈(interference)，驅動銷滑落。為了防止這種情況，傳統(tǒng)上采用如圖7、8所示的驅動銷的固定。圖7表示現(xiàn)有技術中驅動環(huán)與驅動銷的連接，(A)是主視圖，(B)是在圖7(A)中的箭頭Z-Z的方向上的截面視圖。圖8是詳細顯示了通過圖7(B)中的圓圈V所圍繞的部分的橫截面視圖。在圖7、8中，由耐磨材料所形成的驅動銷032插入到由諸如不銹鋼的鋼材料所制造的驅動環(huán)3的通孔31中，然后其端部032c被焊接以固定到驅動環(huán)3。附圖標記032是與圖中未示出的杠桿板(lever plate)配合的一部分。
此外，通過堵縫而將驅動銷牢固地固定到驅動環(huán)在日本專利公開出版物No.9-112511(此后稱為專利文獻1)中公開。
根據此公開，多個切口槽設置在通孔的內周上，并且插入到通孔中的軸的端部通過堵縫而塑性變形，這樣外周的變形部分侵入切口槽(notchedgroove)中以用作鎖定爪，防止軸旋轉。
在用作車輛用的內燃機的小排氣渦輪增壓器的領域中，排氣渦輪增壓器在日本專利公開出版物No.59-78983(此后稱為專利文獻2)中公開，其被構造這樣在高溫下操作的由陶瓷材料所制造的排氣渦輪轉子和在低溫下操作的由金屬制造的壓縮機通過銅焊連接。
在此排氣渦輪增壓器中，陶瓷渦輪轉子的軸部分的端部被錐化，并且錐形孔設置在金屬壓縮機葉輪中以與渦輪轉子的所述錐形部分緊密接合，由此凹陷部分設置在錐形軸部和錐形孔之一或者二者的表面上，這樣錐形軸部分通過填充凹陷部分的焊料介質而與錐形孔連接。通過這樣，在陶瓷材料和金屬材料之間實現(xiàn)極高精確的連接，陶瓷渦輪轉子和金屬壓縮機葉輪之間的連接剛度通過焊料的媒介作用增加。
在排氣渦輪增壓器的領域中，特別是用于車輛的內燃機的較小的類型排氣渦輪增壓器中，設有可變噴口渦輪的可變容量排氣渦輪增壓器近年來得到廣泛發(fā)展，用所述可變噴口渦輪，通過渦輪殼體的卷軸(scroll)進入渦輪轉子的排放氣體的流速可以根據發(fā)動機的操作條件而變化，這樣排放氣體流與渦輪增壓器的最佳操作條件相匹配。
在這種可變噴口渦輪增壓器中，在用于變化多個噴口翼片(nozzlevane)的葉片角度的可變噴口機構的構成部件之中，將與杠桿板接合的驅動銷固定到驅動環(huán)，每個杠桿板通過各噴口軸的介質連接到噴口翼片，如圖7、8中所述，或者如專利文獻1中所公開。
如圖7、8中的現(xiàn)有技術所示，發(fā)生的問題是當極高的耐磨金屬材料被用作驅動銷032時，當焊接時所述材料對裂紋比較敏感，產益率減小。因此，當諸如驅動銷032焊接到由諸如奧氏體類型的不銹鋼的鋼材料所制造的驅動環(huán)時，不能夠獲得包括固定驅動銷的驅動環(huán)的部件的穩(wěn)定質量和可靠性，并且由于將驅動銷固定到驅動環(huán)的過程的較低的產益率，制造成本增加。
當驅動銷由耐磨金屬材料所制造時，不能應用專利文獻1中所公開的方法。
盡管如前所述專利文件2中提出了將陶瓷渦輪轉子通過銅焊連接到由金屬制造的壓縮機葉輪的方法作為連接排氣渦輪增壓器的構成部件的方法，但是，此連接方法包括如下所述的問題，這樣其不能應用到連接可變噴口面積機構的構成部件。
在專利文獻2中提出的通過銅焊連接的方法被應用于將壓縮機葉輪連接到渦輪轉子，高扭矩在高溫下加載到所述渦輪轉子，并且凹部設置在渦輪轉子軸的錐形部分的表面上和壓縮機葉輪的錐形孔的表面上以在其中填充焊料。在焊料沒有充分地填充到凹部中的情況下，在此部分上可能發(fā)生斷裂。
因此，在將渦輪轉子連接到壓縮機葉輪的方法中，在凹部的范圍中的銅焊必須是均勻和可靠的，這需要較多的處理工時以將渦輪轉子通過銅焊連接到壓縮機葉輪。
此外，在將渦輪轉子連接到壓縮機葉輪的方法中，確認焊料朝向壓縮輪中的孔的底部滲透和擴散到凹部的較遠側范圍比較困難。這樣，難于檢測連接中的缺陷，并不能保證獲得渦輪增壓器的穩(wěn)定的質量。
因此，通過專利文獻2的銅焊連接的方法不可應用到可變噴口機構的連接構成部件中。
此外，提出了讓驅動銷032的芯部用鋼或者燒結材料所形成，并且將滑動部分的表面通過等離子噴射等涂敷耐磨材料，但是，在諸如驅動銷032的較小部分的情況下，90％的磨損材料散開以及所述材料的飛離損耗較大。

發(fā)明內容
本發(fā)明有鑒于上述的問題而提出，目的是提供一種設有可變噴口機構的可變容量排氣渦輪增壓器，所述可變噴口機構的構成部件的連接可以用較小的工時和較低的成本實現(xiàn)，并且在嚴酷的操作條件下保持構成部件的牢固連接而質量穩(wěn)定。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種用于制造可變容量排氣渦輪增壓器的可變噴口面積機構的構成部件的方法，用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度，其中，為了制造將插入和固定到在所述可變噴口面積機構的構成部件之中具有通孔的部件中的通孔中的軸部件，耐磨材料焊接到鋼板的上表面以形成特定厚度的覆層，所述材料比鋼板更硬，然后粗制軸部件從復合板切除。
通過應用本發(fā)明的方法，提供一種設有用于變化通過渦輪殼體中的部件所可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度的可變噴口面積機構的可變容量排氣渦輪增壓器，其中在驅動銷擠壓到所述可變噴口面積機構的構成部件之中的驅動環(huán)中的通孔的牢固連接通過堵縫所執(zhí)行，由此所述驅動銷被形成以通過將焊料在軸向上包覆到所述連接軸的部分的一端上來形成所述耐磨軸部分而包括較硬材料的耐磨軸部分層和硬度小于所述耐磨材料的材料的連接軸部分層的兩個層，所述連接軸部分擠壓到通孔中并在端部上堵縫用于牢固連接，并且所述耐磨軸部分用作將與匹配部件接合的滑動部分，所述匹配部件可滑動地連接到驅動銷。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述耐磨軸部分由Co-Mo合金所制造，所述連接軸部分由包括不銹鋼和碳鋼的鋼所制造。
適于可變噴口機構的較硬和耐磨材料(優(yōu)選的例如Co-Mo合金)對于牢固固定到另外的部件比較難于堵縫。
根據本發(fā)明，通過將耐磨材料焊接到硬度小于所述耐磨材料的鋼板的上表面上以在其上形成特定厚度的覆層并優(yōu)選地通過放電加工切割粗制軸部件，諸如所述包括優(yōu)選地為Co-Mo合金的耐磨材料的軸狀層的兩層的諸如所述驅動銷的軸部件可以被獲得，所述軸狀層被形成以從諸如不銹鋼或者碳鋼的鋼的軸狀層軸向地延伸。
因此，具有適于驅動銷的諸如Co-Mo的耐磨層的軸部件作為其滑動部分可以通過將鋼的軸狀層插入到通孔中并堵縫其端部而牢固地固定到具有通孔的部件，諸如驅動環(huán)。
此外，根據本發(fā)明，諸如驅動銷的軸部件可以通過堵縫牢固地固定到具有孔的部件，諸如驅動銷，而不用如現(xiàn)有技術中通過焊接固定驅動銷的情況那樣對諸如驅動銷和驅動環(huán)的部件局部地加熱，結果，由于局部施加熱所導致的變形可以被避免。
此外，通過堵縫執(zhí)行將軸部件牢固地連接到具有孔的部件，就沒有必要采取措施來減小由于局部加熱對諸如驅動環(huán)的的具有孔的部件的變形的影響，這樣諸如驅動環(huán)的具有孔的部件的厚度可以減小。
此外，根據本發(fā)明，通過利用與具有孔的部件相同的材料用于軸部件的連接軸部分，熱膨脹系數沒有區(qū)別于連接部分，這樣，即使可變噴口機構的構成部件在較高的溫度條件下操作時，即便只有壓入連接也可以維持牢固連接。
同樣，根據本發(fā)明，諸如驅動銷的軸部件牢固連接到諸如驅動環(huán)的帶孔部件可以通過相同的方法通過將諸如驅動銷的軸部件組成作為兩層結構來執(zhí)行，而不管耐磨軸部分的材料。
此外，當諸如驅動銷的軸部件被構造這樣諸如Co-Mo合金的昂貴材料只用于必須耐磨的部分而更便宜的鋼材料被用作將與具有孔的部件相連接的部分，昂貴耐磨材料的使用量可以被減小，用于制造可變噴口機構的成本的增加可以被抑制。
此外，當軸部件通過將耐磨材料焊接到鋼板的上表面上并且通過放電加工而切割原始軸材料從包覆或者填料至特定的厚度所獲得的原始軸材料所獲得，與通過等離子噴射焊接而涂敷耐磨材料相比，昂貴耐磨材料的每單位量所獲得的驅動銷的數目增加并且耐磨材料被節(jié)省使用。
此外，本發(fā)明提出了一種用于制造可變容量排氣渦輪增壓器的可變噴口面積機構的構成部件的方法，用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度，其中，為了制造將插入和固定到在所述可變噴口面積機構的構成部件之中具有通孔的部件中的通孔中的軸部件，連接軸的端側壓入到由燒結材料所形成的中空圓柱體的中空中以獲得包括耐磨層和連接軸層的兩層的軸部件，連接軸硬度小于所述燒結材料的圓柱體，然后所述軸部件的連接軸部分擠壓到通孔中并堵縫在其端部上用于牢固連接。
通過應用本發(fā)明的方法，提供一種設有用于變化通過渦輪殼體中的部件所可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度的可變噴口面積機構的可變容量排氣渦輪增壓器，其中在驅動銷擠壓到所述可變噴口面積機構的構成部件之中的驅動環(huán)中的通孔的牢固連接通過堵縫所執(zhí)行，由此所述驅動銷通過將連接軸的部分擠壓到由較硬材料所形成的中空圓柱體的中空中而被形成以包括較硬材料的耐磨層以及硬度小于所述耐磨材料的連接軸層的兩層，所述連接軸擠壓到驅動環(huán)的通孔中并在其端部上填塞用于牢固連接，以及所述耐磨層用作與可滑動地連接到驅動銷的匹配部件相接合的滑動部分。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述耐磨層由燒結材料所形成并且所述連接軸部件由包括不銹鋼和碳鋼的鋼或者燒結材料任一所形成。
根據本發(fā)明，與諸如驅動銷的軸部件的輪廓相關的自由度可以增加，材料的產益率可以通過減小填料(pads)或者減小多余的材料來增加，并且實現(xiàn)容易加工。此外，通過使用用于連接軸部件的諸如不銹鋼的鋼材料，昂貴耐磨材料的使用量可以減小。
通過使用形成為中空圓柱體的燒結材料用于驅動銷32的耐磨部分，適當厚度的耐磨部分可以圍繞鋼的中心軸形成，諸如驅動銷的軸部件可以被構造以提供對操作條件的匹配。
通過使用燒結材料用于諸如驅動銷的軸部件的滑動部分，其輪廓的自由度較高，材料的產益率增加，并且制造成本減小。
此外，可以確定由燒結材料所制造的耐磨部分的厚度，這樣根據施加到可變噴口機構的載荷，厚度是適當的，并且諸如驅動銷的軸部件的材料成本可以被抑制得較低。
此外，本發(fā)明提出了一種用于制造可變容量排氣渦輪增壓器的可變噴口面積機構的構成部件的方法，用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度，其中，為了制造將插入和固定到在所述可變噴口面積機構的構成部件之中具有通孔的部件中的通孔中的軸部件，由較硬材料所形成的耐磨軸以及連接軸通過摩擦焊接或者擴散壓力焊接的任一在各軸的端部上結合在一起，以獲得包括耐磨軸層和連接軸層的兩層的軸部件，然后所述軸部件的連接軸部分壓入到通孔中并在端部上堵縫，用于牢固連接。
通過應用本發(fā)明的方法，提供一種設有用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度的可變噴口面積機構的可變容量排氣渦輪增壓器，其中在驅動銷擠壓到所述可變噴口面積機構的構成部件之中的驅動環(huán)中的通孔的牢固連接通過堵縫所執(zhí)行，由此所述驅動銷在各軸的一端上通過將由較硬材料所制造的耐磨軸壓力焊接到連接軸通過將由較硬材料的耐磨軸層和硬度小于所述耐磨材料的材料的連接軸層的兩層所構成，連接軸部分擠壓到驅動環(huán)的通孔中并在其端部上堵縫用于牢固連接，以及所述耐磨軸部分用作滑動部分以與可滑動地連接到驅動銷的匹配部件接合。
根據本發(fā)明，由于由較硬材料所制造的耐磨軸和連接軸通過摩擦焊接或者擴散壓力焊接的任一在各軸的端部上結合在一起以形成為軸向延伸的兩層的軸部件，難于堵縫的耐磨部件通過可以很容易堵縫的低碳鋼材料所制造的連接軸部分的介質牢固地連接到具有孔的部件，諸如由碳材料所形成的驅動環(huán)。
根據本發(fā)明，由鎳基或者鈷基合金所制造的耐磨軸可以通過目前可行的實施焊接方法的摩擦焊接或者擴散壓力焊接而牢固地結合在一起。
通過摩擦焊接或者擴散壓力焊接，難于應用到包覆焊接或者燒結的材料可以與很容易塑性變形的奧氏體類型不銹鋼材料牢固地結合在一起。
兩種不同類型的材料、即耐磨軸和連接鋼軸可以通過摩擦焊接或者擴散壓力焊接牢固地結合在一起，這樣可變噴口機構的構成部件可以通過流行實施的處理來制造而不需要使用特別的技術處理，諸如包覆焊接或者粉末冶金。
根據本發(fā)明，通過插入包括耐磨材料部分的層和由諸如不銹鋼或者碳鋼的鋼材料所形成的連接軸部分的層的兩層的軸部件的連接軸部分并堵縫連接軸部分的端部，具有硬度較高、耐磨性較高并適于驅動銷的諸如Co-Mo合金的耐磨部分的軸部分可以通過堵縫牢固地固定到諸如驅動環(huán)的具有孔的部件。
這樣，可變噴口機構的構成部件的牢固連接可以用較小數目的工時和較低的成本來實現(xiàn)，以及設有可變噴口機構的排氣渦輪增壓器可以被設置，其在嚴酷的操作條件下保持構成部件的牢固連接而質量穩(wěn)定。


圖1是根據本發(fā)明的設有可變噴口機構可變容量排氣渦輪增壓器的相關部分的縱向截面圖。
圖2是本發(fā)明的第一實施例的表示，(A)是驅動環(huán)的主視圖，并且(B)是如圖2(A)中沿著線C-C所取的橫截面視圖。
圖3(A)是本發(fā)明的第一實施例的具有驅動環(huán)的驅動銷的連接部分(對應通過圖2(B)中的箭頭Y所表示的部分)的詳細的放大橫截面視圖，并且圖3(B)是顯示了驅動銷如何被制造的透視圖。
圖4是包括兩層的第一實施例的驅動銷的側視圖。
圖5是本發(fā)明的第二實施例的具有驅動銷的驅動環(huán)的連接部分的細節(jié)的放大橫截面視圖。
圖6是本發(fā)明的第三實施例的具有驅動銷的驅動環(huán)的連接部分的細節(jié)的放大橫截面視圖。
圖7表示現(xiàn)有技術中驅動環(huán)與驅動銷連接，(A)是主視圖，(B)是圖7(A)中的箭頭Z-Z方向的橫截面視圖。
圖8是通過圖7(B)中的圓圈V所圍繞的部分的細節(jié)的橫截面視圖。
具體實施例方式
將參照附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但是，除非特別限定，實施例中的構成部分的尺寸、材料、相對位置等應當只解釋為說明的目的而不是為了限制本發(fā)明的范圍。
圖1是根據本發(fā)明的設有可變噴口機構可變容量排氣渦輪增壓器的相關部分的縱向截面圖。
參照圖1，附圖標記10是渦輪殼體，11是形成在渦輪殼體10之內的卷軸室。附圖標記12是徑向流動類型的渦輪轉子，所述渦輪轉子同軸地連接到未示出的壓縮機葉輪，渦輪軸12a被支撐用于通過軸承13a被軸承箱13旋轉。附圖標記100a顯示了排氣渦輪增壓器的旋轉中心。
附圖標記2是噴口翼片，多個噴口翼片在環(huán)形流動通道中周向均勻地分開安置，用于排放在卷軸室11的內側中形成的排放氣體，并且各噴口翼片的噴口軸02通過固定到渦輪殼體10的噴口座4可旋轉地支撐，這樣噴口翼片2的葉片角度可以通過可變噴口面積機構變化。
附圖標記3是形成為環(huán)形板并可旋轉地支撐在噴口座4的周圍部分上的驅動環(huán)。多個驅動銷32被周向均勻分開地固定到驅動環(huán)3。附圖標記1是杠桿板，每個杠桿板與驅動銷32配合，設置在輸入側中的槽(外側端部分)與驅動銷32接合并且噴口軸02固定到輸出側(中心側端部分)。
附圖標記8是連接到驅動噴口翼片2的未示出的執(zhí)行器的曲柄機構，5是連接到曲柄機構8的杠桿，并且6是控制套筒，所述控制套筒被固定到杠桿5并與驅動環(huán)3接合以旋轉驅動環(huán)3。
在具有可變噴口面積機構的可變容量排氣渦輪增壓器中，進入卷軸室11的未示出的內燃機的排放氣體然后進入環(huán)形流動通道同時隨著卷軸室11的回旋而發(fā)生渦流。排放氣體流經噴口翼片之間的空間以從外周進入渦輪轉子12，從而在徑向方向上朝向中心流動并在軸向上流出同時將膨脹功施加在渦輪轉子12上。然后，從渦輪轉子流出的排放氣體流經渦輪殼體的出口通道10b并排放到外側。
當控制排放氣體流經排放渦輪，噴口翼片2的葉片角度通過未示出的葉片角度控制裝置所確定，這樣流經噴口翼片之間的空間的排放氣體的流速是所需流速。未示出的執(zhí)行器旋轉驅動環(huán)3以旋轉噴口翼片2至通過曲柄機構8、杠桿5和控制套筒6由葉片角度控制裝置所確定的角度。
當驅動環(huán)3被旋轉時，通過固定到周向均勻分開的驅動環(huán)3的各驅動銷32，各杠桿板1圍繞各噴口軸02的中心軸晃動，其可旋轉地支撐在噴口座4中。通過晃動各杠桿板1，固定到各杠桿板的各噴口軸02被旋轉，并且與各噴口軸02一體的各噴口翼片2被旋轉，這樣噴口翼片的葉片角度被變化。
本發(fā)明涉及將軸部件連接到具有通孔或者孔的部件的改良，諸如將驅動銷連接到驅動環(huán)以及將控制套筒連接到設有如上所述的可變噴口面積機構的可變容量排氣渦輪增壓器中的杠桿。
圖2是本發(fā)明的第一實施例的表示，(A)是驅動環(huán)的主視圖，(B)是如圖2(A)中沿著線C-C所取的橫截面視圖。圖3(A)是本發(fā)明的第一實施例的具有驅動環(huán)的驅動銷的連接部分(對應通過圖2(B)中的箭頭Y所表示的部分)的詳細的放大橫截面視圖，圖3(B)是顯示了驅動銷如何被制造的透視圖。圖4是包括兩層的第一實施例的驅動銷的側視圖。
參照圖2-4，附圖標記3是可變噴口面積機構100的驅動環(huán)(具有孔的部件)(參看圖1)，31是設置在驅動環(huán)3中周向均勻地分開的通孔，驅動銷(軸部件)32被壓入到所述通孔中，其端部被堵縫，如圖3(A)中由附圖標記32c所表示。
在第一實施例中，驅動銷32被壓入驅動環(huán)3的通孔31中，二者都是可變噴口面積機構100的構成部件，并在如圖2(B)所示的端部上堵縫，由此驅動銷32包括兩層，即，耐磨軸部分32b和連接軸部分32a，耐磨軸部分32b是Co-Mo合金(60wt％的Co和20wt％的Mo合金是適當的)并通過在由不銹鋼所制造的連接軸部分32a上沿軸向通過焊接由填料或者包覆所形成，并且驅動銷32的連接軸部分32a被壓入通孔31中并在其自由端側堵縫以穩(wěn)定牢固地固定到驅動環(huán)3，如圖3(A)和圖4中所示。在圖4中，附圖標記32d是耐磨軸部分32b和連接軸部分32a的接頭，32c是堵縫部分。
圖3(B)是用于說明驅動銷如何被制造的透視圖。當制造驅動銷32時，特定厚度的Co-Mo合金層032b通過焊接在不銹鋼板032a的上表面上覆層，然后用于驅動銷32b的特定直徑的粗制軸從具有所述合金的所述板覆層通過放電加工切除。各粗制軸被加工以獲得包括兩層、即耐磨部分層32b和連接部分層的驅動銷32b。
諸如Co-Mo合金的鈷基合金的耐磨材料通常用作焊接材料并且其可以是通過焊接以很高的可靠性形成覆層。
高耐磨金屬較硬但是另一方面又較脆，并且難于對其塑性變形以通過堵縫將其牢固地固定。在本發(fā)明的第一實施例中，可以很容易塑性變形的不銹鋼被用作驅動銷32的連接軸部分，這樣驅動銷可以通過堵縫牢固地固定。這樣，可以獲得具有較高耐磨滑動軸部分32b和不銹鋼連接軸部分32a、能夠通過堵縫牢固地固定在驅動環(huán)3的通孔31中驅動銷32，這樣可以實現(xiàn)較高可靠地將驅動銷固定到驅動環(huán)3。
此外，當由奧氏體類型的不銹鋼所制造的驅動環(huán)的熱膨脹系數大于諸如Co-Mo合金的鈷基或者鎳基耐磨合金的熱膨脹系數時，如果由這樣的合金所制造的驅動銷通過將其壓入到驅動環(huán)3的通孔31中而固定到奧氏體類型的不銹鋼的驅動環(huán)3，在通常的溫度下通孔和軸之間的所提供的過盈減小，在高溫下不能維持牢固連接。根據本發(fā)明，當將壓入驅動銷32的連接軸部分32a由幾乎與驅動環(huán)3相同的熱膨脹系數的不銹鋼所制造時，可以維持驅動銷對驅動環(huán)的連接力，即使驅動銷只是壓入。
通常3-13個驅動銷32連接到驅動環(huán)3。在需要強耐磨性的部分中必須使用諸如Co-Mo合金的鈷基或者鎳基耐磨材料并且普通耐熱材料被用在條件不是很惡劣的部分中的情況下，連接方法必須根據驅動銷被連接的部分而不同，這使得連接過程流變得復雜。
根據第一實施例，通過使用與驅動銷將與其連接的部件相似的驅動銷材料的滑動部分32a，即使耐磨材料用作耐磨軸部分32b，所有的驅動銷可以通過相同的方法由能夠連接到驅動環(huán)3的所有的通孔而制造。
此外，諸如Co-Mo合金的鈷基或者鎳基耐磨合金比較昂貴。在第一實施例中，這樣的昂貴的材料只用于耐磨軸部分32b，其它部分、諸如連接軸部分32a可以由便宜的材料所制造，這樣材料成本的增加可以被抑制。
根據第一實施例，包括耐磨軸部分32b和連接軸部分32a的兩層的驅動銷32可以通過在不銹鋼板的上表面上焊接Co-Mo合金耐磨材料包覆或者填料到特定的厚度、通過放電加工切割出用于驅動銷的粗制軸并對原材料進行拋光來獲得，所述Co-Mo合金是用于可變噴口機構100的驅動銷的適當材料，用于其較高的硬度和較高的耐磨屬性，但是不能被堵縫。
因此，通過將包括Co-Mo合金的耐磨軸部分層32b和不銹鋼的連接軸部分層32a的兩層的驅動銷32(軸部件)的連接軸部分32a插入驅動銷3的通孔31中并在連接軸部分32a的自由端側堵縫，具有Co-Mo合金的耐磨軸部分的驅動銷32可以通過堵縫在驅動環(huán)3的通孔31中牢固地固定。
根據第一實施例，驅動銷32可以通過堵縫而不對連接部件局部加熱而牢固地固定到驅動環(huán)3，局部加熱是現(xiàn)有技術通過焊接固定驅動銷中所進行的，結果由于局部施加熱的緣故而產生的變形可以被避免。
此外，通過堵縫將驅動銷32牢固地連接到驅動環(huán)3，就沒有必要采取措施來減小由于局部加熱對驅動環(huán)3的變形的影響，這樣驅動環(huán)3的厚度可以減小，導致重量減小，驅動銷3的尺寸減小。
此外，根據第一實施例，通過利用與用于驅動銷32的連接軸部分的驅動銷3相似的不銹鋼，熱膨脹系數在連接部分上沒有不同，這樣，即使可變噴口機構100的構成部件在較高的溫度條件下操作，僅通過壓入連接也可以維持牢固連接。
同樣根據第一實施例，通過將驅動銷32由兩層結構所構成，將驅動銷32牢固連接到驅動環(huán)3可以通過相同的方法來執(zhí)行，而不管耐磨軸部分32b的材料。
此外，當驅動銷32被構造以使諸如Co-Mo合金的昂貴的材料被只用作必須耐磨的部分，諸如不銹鋼的更便宜的材料被用于將連接到驅動環(huán)3的部分，可以減小昂貴的耐磨材料的使用量，并且制造可變噴口機構的成本的增加可以被抑制。
此外，由于驅動銷32通過在不銹鋼板032b的上表面上焊接Co-Mo合金的耐磨材料032b，并且通過放電加工切割粗制軸而通過包覆或者堵縫所獲得的粗制軸來制造，昂貴耐磨材料每單位量所獲得的驅動銷的數目增加，并且耐磨材料與通過等離子噴射焊接涂敷耐磨材料相比節(jié)儉使用。
圖5是本發(fā)明的第二實施例的具有驅動銷的驅動環(huán)的連接部分的細節(jié)的放大橫截面視圖。
在第二實施例中，驅動銷32包括通過壓入由諸如不銹鋼或者碳鋼的材料所制造的中心軸322的端側至由較硬的燒結材料所制造的耐磨部件321中并形成為中空圓柱體而由兩層所形成，驅動銷32的中心軸322的另外的端側被壓入驅動環(huán)3的通孔31并在端部上堵縫，如附圖標記32c所表示。
這樣，驅動銷32被構造以使中心軸322的連接軸部分被壓入到驅動環(huán)3的通孔31中并如圖32c所示堵縫，用于牢固連接，并且耐磨部件321用作與杠桿板1配合的滑動部分(參看圖1)。
除了不銹鋼和碳鋼之外，燒結材料可以用于中心軸322。
盡管中心軸322的連接軸部分插入到圖5中的通孔31的端部中，中心軸322的連接軸部分沒有到達通孔31的端部是允許的。
當根據第二實施例制造可變噴口機構100的驅動環(huán)3和驅動銷32的集成部件時，直徑小于作為連接軸部分的另外端側的直徑的中心軸322的端側被壓入到耐磨部件321的中空中，所述耐磨部件321由燒結材料形成并形成為中空圓柱體，以固定到中空中而獲得包括耐磨部分321和中心軸322的連接軸部分的兩層的驅動銷32(軸部件)。然后，驅動銷32的中心軸322的連接軸部分被壓入到通孔31中并且中心軸322的連接軸部分的端部在堵縫點32c上堵縫，用于牢固固定。
金屬注射成形可以被應用以形成耐磨部件321。
根據第二實施例，可以增加與驅動銷32的輪廓相關的自由度，通過減小填料或者多余的材料可以增加產益率，并實現(xiàn)容易加工。此外，通過使用用于驅動銷32的中心軸322的諸如不銹鋼的鋼材料，昂貴耐磨材料的使用量可以減小。
通過使用形成為用于驅動銷32的耐磨部分用的中空圓柱體的燒結材料，適當厚度的耐磨部分可以圍繞由鋼所制造的中心軸而形成，并且驅動銷32可以被構造以提供與操作條件相匹配。
此外，可以確定由燒結材料所制造的耐磨部分321的厚度，這樣所述厚度根據施加到可變噴口機構100的載荷是適當的，并且驅動銷32的材料成本可以被抑制得較低。
圖6是本發(fā)明的第三實施例的具有驅動銷的驅動環(huán)的連接部分的細節(jié)的放大橫截面視圖。
根據第三實施例，驅動銷32通過壓力焊接由諸如Co-Mo合金的較硬材料所制造的耐磨軸323的端部至由鋼材料所制造的連接軸324所構造，焊接的端部表面通過附圖標記32e所表示。這樣，獲得在軸向包括兩層的驅動銷32。
連接軸324側被壓入到驅動環(huán)3的通孔31并且在通過附圖標記32c所表示的端部上堵縫。
這樣，驅動銷32被構造，這樣連接軸324被擠壓到驅動環(huán)3的通孔31并通過32c所表示堵縫用于牢固連接，并且耐磨軸323用作與杠桿板1接合的滑動部分(參看圖1)。
當制造根據第三實施例的可變噴口機構100的驅動環(huán)3和驅動銷32的一體部件時，由諸如Co-Mo合金的硬金屬制造的耐磨軸323的耐磨軸的端部摩擦焊接或者擴散壓力焊接到連接軸324的端部，以獲得包括耐磨軸層323和連接軸層324的兩個軸向層的驅動銷(軸部件)。驅動銷32的連接軸324被壓入到驅動環(huán)3的通孔31中并且連接軸323的端部在堵縫點32c上被堵縫，用于牢固固定。
根據第三實施例，由于由硬材料制造的耐磨軸和連接軸324通過摩擦焊接或者擴散壓力焊接結合在一起用于形成為軸向延伸的兩層的驅動銷32，難于堵縫的耐磨軸323通過由可以很容易堵縫的低碳鋼材料所制造的連接軸324的媒介而牢固地連接到由鋼材料所制造的驅動環(huán)3。
由諸如Co-Mo合金的鎳基或者鈷基合金所制造的耐磨軸323以及由諸如不銹鋼的鋼所制造的連接軸324可以通過摩擦焊接或者擴散壓力焊接牢固地結合在一起，所述摩擦焊接或者擴散壓力焊接是常用的焊接方法。
根據第三實施例，難于施加包覆焊接或者燒結的材料可以連接到很容易塑性變形的奧氏體類型不銹鋼。
兩種不同的材料、耐磨軸323和連接軸324可以通過摩擦焊接或者擴散壓力焊接而牢固地結合在一起，這樣可變噴口機構100的構造部件可以通過流行實施的加工來制造而不需要使用特殊的技術處理，諸如包覆焊接或者粉末冶金。
盡管驅動銷32與驅動環(huán)3連接在上述的實施例中進行了說明，本發(fā)明不限于這些實施例，其可以應用到可變噴口機構100的構成部件中具有通孔或者多個孔的部件與被插入到通孔或者多個孔中的軸部件。
根據本發(fā)明，可變噴口機構的構成部件的連接可以用較小的工時數和較低的成本來實現(xiàn)，并且設有可變噴口機構的排氣渦輪增壓器可以被提供，其在嚴酷的操作條件下保持構成部件的牢固連接而質量穩(wěn)定。
權利要求
1.一種用于制造可變容量排氣渦輪增壓器的可變噴口面積機構的構成部件的方法，用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度，其中，為了制造將插入和固定到在所述可變噴口面積機構的構成部件之中具有通孔的部件中的通孔中的軸部件，耐磨材料焊接到鋼板的上表面以在其上形成特定厚度的覆層，所述材料比鋼板更硬，然后粗制軸部件從覆層板切除。
2.一種可變容量排氣渦輪增壓器，設有可變噴口面積機構，用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度，其中被壓入所述可變噴口面積機構的構成部件之中的驅動環(huán)中的通孔中的驅動銷的牢固連接通過堵縫執(zhí)行，由此，所述驅動銷通過在軸向上在所述連接軸部分的端部上通過包覆焊接而形成所述耐磨軸部分，而由較硬材料的耐磨軸部分層和硬度小于所述耐磨材料的材料的連接軸部分層的兩層所構成，所述連接軸部分被壓入到通孔中并在其端部上堵縫用于牢固連接，并且所述耐磨軸部分用作滑動部分，以與可滑動地連接到驅動銷的匹配部件接合。
3.根據權利要求2所述的可變容量排氣渦輪增壓器，其中，所述耐磨軸部分由Co-Mo合金制造，所述連接軸部分由包括不銹鋼和碳鋼的鋼制造。
4.一種用于制造可變容量排氣渦輪增壓器的可變噴口面積機構的構成部件的方法，用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度，其中，為了制造將插入和固定到在所述可變噴口面積機構的構成部件之中具有通孔的部件中的通孔中的軸部件，連接軸的端側被壓入到由燒結材料形成的中空圓柱體的中空中以獲得包括耐磨層和連接軸層的兩層的軸部件，連接軸的硬度小于所述燒結材料的圓柱體的硬度，然后所述軸部件的連接軸部分被擠壓到通孔中并在其端部上堵縫，用于牢固連接。
5.一種可變容量排氣渦輪增壓器，設有可變噴口面積機構，用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度，其中被壓入所述可變噴口面積機構的構成部件之中的驅動環(huán)中的通孔中的驅動銷的牢固連接通過堵縫執(zhí)行，由此，所述驅動銷通過將連接軸的一部分壓入由燒結材料所形成的中空圓柱體的中空中，而由較硬材料的耐磨層和硬度小于所述耐磨材料的材料的連接軸層的兩層所構成，所述連接軸部件被壓入到驅動環(huán)的通孔中并在其端部上堵縫用于牢固連接，并且所述耐磨層用作滑動部分以與可滑動地連接到驅動銷的匹配部件接合。
6.根據權利要求5所述的可變容量排氣渦輪增壓器，其中，所述耐磨部分由燒結材料形成，并且所述連接軸部件由包括不銹鋼和碳鋼的鋼或者燒結材料任一所形成。
7.一種用于制造可變容量排氣渦輪增壓器的可變噴口面積機構的構成部件的方法，用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度，其中，為了制造將插入和固定到在所述可變噴口面積機構的構成部件之中具有通孔的部件中的通孔中的軸部件，由較硬材料所形成的耐磨軸和連接軸通過摩擦焊接或者擴散壓力焊接的任一在各軸的端部上結合在一起，以獲得包括耐磨軸層和連接軸層的兩層的軸部件，然后所述軸部件的連接軸部分被壓入到通孔中并在端部上堵縫，用于牢固連接。
8.一種可變容量排氣渦輪增壓器，設有可變噴口面積機構，用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度，其中被壓入所述可變噴口面積機構的構成部件之中的驅動環(huán)中的通孔中的驅動銷的牢固連接通過堵縫執(zhí)行，由此，所述驅動銷通過在各軸的端部上通過壓力焊接由較硬材料所制造的耐磨軸至連接軸，而由較硬材料的耐磨軸部分層和硬度小于所述耐磨材料的材料的連接軸部分層的兩層所構成，所述連接軸部分被壓入到驅動環(huán)的通孔中并在其端部上堵縫用于牢固連接，并且所述耐磨軸部分用作滑動部分以與可滑動地連接到驅動銷的匹配部件接合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種設有可變噴口機構的可變容量排氣渦輪增壓器，所述可變噴口機構的構成部件的連接用較小的工時和較低的成本實現(xiàn)并且在嚴酷的操作條件下保持構成部件的牢固連接而質量穩(wěn)定。在用于變化通過渦輪殼體中的部件可旋轉地支撐的多個噴口翼片的葉片角度的可變容量排氣渦輪增壓器的可變噴口面積機構的構成部件中，將插入和固定到具有通孔的部件的通孔中的軸部件通過這樣的方法來制造其中耐磨材料被焊接以在鋼板的上表面上形成特定厚度的覆層，所述材料比鋼板更硬，然后用于形成驅動銷的粗制軸從覆層板上切掉。
文檔編號F01D17/16GK1834407SQ20061000442
公開日2006年9月20日 申請日期2006年2月10日 優(yōu)先權日2005年2月10日
發(fā)明者中川大志, 陣內靖明, 稻村勇 申請人:三菱重工業(yè)株式會社